Óptica básica

Portada
Fondo de Cultura Economica, 2015 M12 2 - 532 páginas

Esta segunda edición, considerablemente corregida y aumentada, está dedicada a estudiantes de física, ingeniería, optometría o cualquier otra carrera conectada directa o indirectamente con la óptica, una de las ramas más antiguas de la física, que ha tenido un resurgimiento muy rápido en los últimos años. Establecer el puente entre los conceptos clásicos elementales y los más recientes es el objetivo de este libro en el que se revisan adelantos como el diseño automático de lentes, las películas delgadas de interferencia, los hologramas, los filtros espaciales o la óptica lineal. 

 

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Contenido

XI3 Espectroscopios espectrógrafos y monocromadores
312
XI32 Espectrómetros y espectrógrafos de prisma
314
XI33 Espectrógrafos de rejilla de difracción
315
XI4 Teoría de Abbe del microscopio
316
XI41 Microscopio de contraste de fase
317
XI42 Filtraje espacial de imágenes
318
XI5 Reconstrucción de frentes de onda
319
XI51 Hologramas delgados
322

I5 Fórmula de Gauss
39
I6 Trazo de rayos por el método y nu
40
I7 Formación de imágenes
41
I8 Teoremas del seno y de Lagrange
43
I9 Amplificación lateral y longitudinal
44
I10 Representación matemática de una superficie óptica
45
I11 Materiales ópticos
46
I12 Fibras ópticas
49
I13 Gradiente de índice de refracción
51
Problemas
52
II Lentes delgadas y espejos esféricos
55
II11 Fórmula para lentes delgadas
56
II2 Formación de imágenes
58
II22 Lentes convergentes
60
II23 Lentes divergentes
61
II3 Puntos nodales de una lente delgada
62
II4 Espejos esféricos
63
II41 Formación de imágenes
64
II5 Lentes de Fresnel
65
Lecturas recomendadas
66
III Lentes gruesas y sistemas de varias lentes
69
III11 Potencia de un sistema óptico
70
III2 Amplificación lateral y puntos conjugados
71
III3 Puntos nodales
72
III31 Determinación experimental de distancias focales efectivas
73
III4 Lentes gruesas
74
III42 Distancia focal posterior
75
III51 Distancia focal efectiva
76
III52 Distancia focal posterior
77
III61 Sistemas telecéntricos
79
IV Prismas espejos planos y prismas cromático dispersores
81
IV11 Diagrama de túnel
82
IV2 Prismas con reflexión total interna
83
IV22 Sistemas retrovisores
86
IV23 Prismas inversores y reversores
88
IV24 Prismas rotadores
89
IV3 Prismas divisores de haz
92
IV41 Prisma equilátero
93
IV42 Prisma de desviación constante
94
IV5 Algunos fenómenos atmosféricos
95
IV52 Halos en la Luna o en el Sol
97
Problemas
98
V Teoría de las aberraciones
99
V2 Aberración cromática axial
100
V22 Cálculo de un doblete apocromático
102
V31 Cálculo de un doblete acromático con dos componentes separadas
103
V4 Aberración de esfericidad
104
V42 Aberración de esfericidad en un sistema centrado de superficies esféricas
107
V44 Superficies asféricas reflectoras libres de aberración de esfericidad
108
V45 Superficies asféricas refractoras libres de aberración de esfericidad
109
V5 Aberración de coma
110
V6 Astigmatismo
113
V61 Ecuaciones de Coddington
115
V7 Curvatura de campo Teorema de Petzval
116
V71 Eliminación de la curvatura de Petzval
118
V8 Distorsión
119
V9 Corrección de aberraciones y diseño de lentes
120
V91 Sistemas simétricos
122
V11 Aberraciones transversales
124
Lecturas recomendadas
126
VI Instrumentos ópticos
129
VI11 Algunos diseños de lupas
130
VI21 Objetivos fotográficos
133
VI22 Telefotos y objetivos de campo ancho
135
VI3 Cámaras fotográficas astronómicas
136
VI31 Cámara Schmidt
137
VI4 Proyectores de imágenes
138
VI42 Retroproyector
140
VI51 Sistema básico
141
VI52 Objetivos de microscopio
142
VI53 Oculares de microscopio
144
VI54 Iluminadores y condensadores
145
VI55 Microscopio confocal
146
VI56 Lectores de disco compacto CD y DVD
147
VI6 Telescopios
148
VI61 Telescopios refractores
149
VI63 Telescopio terrestre
150
VI64 Telescopios reflectores
151
VI65 Telescopios catadióptricos
153
VI66 Resolución de un telescopio astronómico y óptica activa
154
VI67 Periscopios
156
VI68 Oculares de telescopio
157
VI7 Refractómetros
158
VI72 Refractómetro de Abbe
159
VI73 Refractómetro de HilgerChance
160
Lecturas recomendadas
161
VII El ojo humano
163
VII21 Córnea
164
VII22 Pupila
165
VII24 Humor vítreo
166
VII3 Sensibilidad retiniana
167
VII32 Sensibilidad direccional
168
VII4 Defectos de refracción del ojo
169
VII41 Presbicia
170
VII42 Miopía
171
VII44 Astigmatismo
172
VII45 Keratocono
173
VII5 Agudeza visual y su evaluación subjetiva
174
VII6 Visión binocular
176
VII62 Errores de la visión binocular
177
VII71 Lentes esféricas
180
VII73 Lentes esferocilíndricas
182
VII74 Lentes bifocales y progresivas
184
VII75 Lentes de contacto
186
VII76 Lentes intraoculares
187
VII761 Cálculo de las lentes intraoculares
188
VII762 Fórmulas para el cálculo de la potencia de la lente intraocular
189
VII8 Corrección de ametropías con cirujía ocular keratotomía radiada y LASIK
190
VII9 Instrumentos usados en oftalmología y optometría
191
VII92 Optómetros y autorrefractores
192
VII922 Optómetros con láser
194
VII94 Retinoscopio y retinoscopía
196
VII95 Oftalmómetro o keratómetro
198
VII96 Topógrafo corneal
199
VII97 Lámpara de hendidura
201
Lecturas recomendadas
203
Problemas
204
VIII Fundamentos de la óptica física
205
VIII2 Representación matemática de una onda luminosa
206
VIII22 Disturbio eléctrico
207
VIII23 Representación de una onda mediante números complejos
209
VIII3 Superposición de ondas a lo largo de una trayectoria común
210
VIII31 Superposición de dos ondas con la misma longitud de onda
211
VIII33 Superposición de dos ondas viajando en diferentes direcciones
213
VIII4 Velocidades de fase de grupo y de señal
214
VIII5 Espectros luminosos y sus trenes de onda
216
VIII51 Espectros discretos Series de Fourier
218
VIII53 Teorema de Parseval
223
VIII6 Coherencia de un haz luminoso
224
VIII61 Coherencia temporal
226
VIII62 Coherencia espacial
228
VIII63 El teorema de van CittertZernike
229
VIII7 Propagación de ondas en medios transparentes
230
VIII71 Ley de Snell
231
Lecturas recomendadas
232
Problemas
233
IX Interferencia e interferómetros
235
IX11 Interferencia de dos fuentes puntuales separadas
236
IX22 Interferómetros de Lloyd Fresnel y Billet
238
IX23 Interferómetro estelar de Michelson
239
IX3 Interferencia por división de amplitud
241
IX31 Franjas de igual grueso Franjas de Newton
243
IX32 Franjas de igual inclinación Franjas de Haidinger
244
IX4 Interferómetro de Michelson
245
IX41 Requisitos de coherencia
246
IX43 Patrón de interferencia complementaria
247
IX5 Interferómetros de MachZehnder y de Jamin
248
IX6 Interferómetro de TwymanGreen
249
IX62 Espectroscopía de Fourier
251
IX7 Interferómetro de Fizeau
252
IX8 Interferómetros de desplazamiento lateral
253
IX9 Interferómetros de FabryPerot
255
IX91 Diferencia de camino óptico y poder resolutor
256
IX92 Usos de este interferómetro
258
IX10 Otros interferómetros con múltiples reflexiones
261
IX11 Películas delgadas de interferencia
262
IX112 Multicapas
265
IX13 Franjas de moiré
267
IX14 Formación de patrones de moteado
268
IX141 Interferometría de moteado
269
IX15 Interferometría de desplazamiento de fase
270
IX16 Tomografía de coherencia óptica OCT
271
Lecturas recomendadas
272
Problemas
273
X Difracción
275
X12 Teoría de la difracción de Kirchhoff
276
X2 Difracción de Fresnel
279
X22 Abertura circular
282
X23 Placa zonal de Fresnel Cámara de agujero
284
X3 Difracción de Fraunhofer Transformadas de Fourier
285
X31 Rendija simple y abertura rectangular
288
X32 Abertura circular
289
X33 Rejilla con transmisión senoidal
291
X4 Principio de Babinet
292
X5 Conservación de energía en los fenómenos de interferencia y difracción
293
Lecturas recomendadas
294
Problemas
295
XI Aplicaciones de la difracción y tomografía óptica
297
XI13 Poder cromático dispersor
299
XI14 Poder resolutor
300
XI15 Distribución de energía entre los diferentes órdenes
301
XI16 Diferentes tipos de rejillas de difracción
303
XI17 Rejillas de fase
304
XI2 Poder resolutor de los instrumentos ópticos
306
XI22 Función de transferencia de una lente
309
XI52 Hologramas gruesos
323
XI6 Propagación de ondas moduladas en amplitud y de pulsos luminosos
324
XI62 Propagación de pulsos o de una onda modulada en amplitud
325
XI632 Propagación de pulsos en un medio no lineal
326
XI633 Solitones
327
XI8 Tomografía computarizada CAT y tomografía óptica
329
XI81 Tomografía óptica
331
Lecturas recomendadas
332
XII Velocidad de la luz y efectos relativistas
333
XII12 Medida de Fizeau
334
XII13 Medidas con espejo rotatorio
335
XII14 Medidas con obturador electroóptico
336
XII15 Medida de Anderson
337
XII16 Medida de Bergstrand
338
XII17 Otras medidas
339
XII18 Velocidad de la luz en materia densa
340
XII19 Relaciones entre las velocidades de fase y de grupo
341
XII3 Experimento de MichelsonMorley
342
XII4 Teoría de la relatividad especial
344
XII41 Consecuencias de la teoría de la relatividad especial
346
XII43 Contracción del espacio
348
XII44 Simultaneidad de dos eventos para diferentes observadores
349
XII45 Adición de velocidades
351
XII5 Algunos fenómenos ópticos relativistas
352
XII52 Reflexión de la luz en un espejo móvil
354
XII53 Efecto Doppler
355
XII54 Interferometría y efecto Doppler
357
XII56 Experimento de Fizeau y arrastre de Fresnel
358
XII57 Experimento de Airy
359
Lecturas recomendadas
360
XIII Luz polarizada
361
XIII2 Interferencia de luz polarizada
363
XIII22 Esfera de Poincaré
366
XIII23 Luz natural y parcialmente polarizada
368
XIII24 Las matrices de Mueller para el análisis de elementos polarizadores
371
XIII3 Detección e identificación de luz polarizada
373
XIII4 Producción de luz linealmente polarizada
376
XIII42 Por reflexión o refracción Prisma polarizador
378
XIII43 Por doble refracción
380
XIII51 Anteojos polarizadores y filtros para cámara
381
XIII53 Análisis fotoelástico
382
XIII54 Sacarimetría
383
Problemas
384
XIV Teoría electromagnética de la luz
385
XIV2 Ecuaciones de Maxwell
386
XIV22 Ley de Gauss
387
XIV24 Carácter selenoidal del campo magnético
389
XIV31 Forma vectorial
390
XIV4 Solución de la ecuación de onda
391
XIV41 Ondas electromagnéticas en dieléctricos
392
XIV42 Ondas electromagnéticas en metales
393
XIV5 Campo magnético
394
XIV51 Flujo de energía
395
XIV52 Ondas estacionarias
396
XIV53 Presión de radiación
397
Lecturas recomendadas
398
XV Teoría electromagnética de la reflexión y la refracción
399
XV2 Reflexión y refracción en dieléctricos
402
XV22 Reflexión externa Ángulo de Brewster
404
XV23 Reflexión interna Ángulo límite
405
XV24 Cambios de fase bajo reflexión
407
XV25 Relaciones de Stokes
410
XV3 Reflexión en metales
412
XV32 Ángulo de incidencia principal y azimut principal
413
XV33 Cambios de fase bajo reflexión
415
Lecturas recomendadas
416
XVI Teoría microscópica del esparcimiento reflexión transmisión y absorción
417
XVI11 Esparcimiento de Rayleigh
420
XVI12 Esparcimiento de Mie
423
XVI2 Reflexión
424
XVI3 Transmisión
427
XVI32 Materia opaca
428
XVI34 Dispersión anómala en dieléctricos
430
XVI4 Absorción
431
XVI42 Dispersión en metales
432
XVI43 Materia coloreada
433
Lecturas recomendadas
434
XVII Cristales
435
XVII11 Sistemas cristalinos
436
XVII12 Elipsoide de Fresnel
437
XVII13 Superficie de onda en cristales uniaxiales
440
XVII14 Superficies de onda en cristales biaxiales
441
XVII15 Propagación de luz en cristales uniaxiales
442
XVII16 Propagación de la luz en cristales biaxiales
446
XVII2 Análisis de cristales con luz polarizada
448
XVII22 Análisis con luz convergente
449
XVII23 Microscopio polarizador
451
XVII3 Pleocroísmo
452
XVII43 Retardadores cuasicristalinos
453
XVII52 Prismas triangulares de calcita
455
XVII54 Filtro de Lyot
456
XVII55 Otros usos de los cristales
457
XVII61 Naturaleza microscópica
459
XVII63 Actividad óptica en cristales isotrópicos y anisotrópicos
460
XVII7 Cristales líquidos
461
Lecturas recomendadas
463
XVIII Electroóptica y magnetoóptica
465
XVIII2 Campo magnético aplicado a la fuente de luz Efecto Zeeman
466
XVIII3 Efectos no lineales
468
XVIII31 Generación de armónicas de luz
469
XVIII32 Interacción entre dos haces luminosos
471
XVIII4 Campo eléctrico aplicado al medio transparente
473
XVIII43 Efecto Pockels
474
XVIII5 Campo magnético aplicado al medio transparente
476
XVIII52 Efecto Faraday
477
XVIII53 Efecto CottonMouton
478
XVIII54 Efecto magnetoóptico de Kerr
479
XIX Radiación de cuerpo negro
481
XIX2 Hipótesis cuántica de Planck
482
XIX22 Energía promedio de los osciladores con una frecuencia dada
484
XIX3 Leyes de la radiación
486
XIX32 Leyes de Wien y de RayleighJeans
488
XIX33 Ley del desplazamiento de Wien
489
XIX34 Ley de StefanBoltzmann
490
XIX4 Cuerpo gris Temperatura de color
491
Lecturas recomendadas
493
XX Teoría cuántica de la luz e interacciones entre la luz y la materia
495
XX12 Hipótesis de De Broglie
497
XX13 Efecto Compton
498
XX14 Principio de incertidumbre de Heisenberg
500
XX15 Explicación cuántica de la interferencia y la difracción
502
XX16 Interferometría de intensidades Experimento de Brown y Twiss
503
XX17 Explicación cuántica de la polarización
505
XX2 Teoría cuántica de la emisión y la absorción de luz
506
XX22 Teoría cuántica moderna
508
XX23 Validez de la teoría clásica
509
XX3 Interacciones entre la luz y la materia
510
XX32 Ensanchamiento de líneas espectrales
512
XX33 Radiación de resonancia
514
XX35 Esparcimiento de Raman
515
Lecturas recomendadas
516
XXI Láseres
519
XXI3 Láser
522
XXI32 Teoría elemental del láser
523
XXI4 Cavidades resonantes
524
XXI41 Haces gaussianos
526
XXI5 Coherencia temporal de la luz de láser
529
XXI51 Láseres de multimodo
530
XXI511 Láseres de fase acoplada
531
XXI512 Láseres de oscilación libre
532
XXI52 Láseres de modo simple
533
XXI71 Láseres de gas
534
XXI72 Láseres sólidos
536
XXI73 Láseres líquidos
537
XXI8 Aplicaciones de la luz de láser
538
Problemas
539
XXII Fotometría radiometría y detectores
541
XXII12 Relación entre unidades radiométricas y fotométricas
542
XXII2 Iluminación producida por fuentes de luz
543
XXII22 Emitancia radiante de una fuente de luz extendida
544
XXII23 Iluminación de una superficie con una fuente de luz extendida
545
XXII24 El faro
547
XXII3 Iluminación de imágenes en sistemas ópticos
548
XXII32 Irradiancia sobre una imagen extendida
549
XXII33 Ley de cos4θ
550
XXII4 Fotometría
551
XXII41 El observador estándar
552
XXII5 Detectores de radiación
553
XXII52 Detectores cuánticos
555
XXII6 Detectores de imágenes
556
XXII61 Los primeros detectores de imagen
557
XXII62 Emulsiones fotográficas
558
XXII63 Dispositivos de carga acoplada CCD
559
XXII7 Radiación infrarroja y ultravioleta
560
Lecturas recomendadas
561
Problemas
562
XXIII Visión del color y fuentes luminosas
563
XXIII12 Daltonismo
565
XXIII13 Otros efectos cromáticovisuales
566
XXIII2 Teoría tricromática
567
XXIII22 Valores de triestímulo
569
XXIII23 Coordenadas de cromaticidad
570
XXIII3 Diagrama de cromaticidad de la CIE
571
XXIII4 Aplicaciones del diagrama de cromaticidad
575
XXIII6 Mezclas de color
577
XXIII62 Sustracción de color
578
XXIII7 Otras representaciones del color
579
XXIII8 Fuentes de luz e iluminantes
582
XXIII9 Colorímetros
583
XXIII102 Lámparas de descarga eléctrica en gas vapor de metal
584
XXIII103 Lámparas fluorescentes
585
Lecturas recomendadas
587
Problemas
588
Índice analítico
589
Derechos de autor

Términos y frases comunes

Acerca del autor (2015)

Daniel Malacara estudió física en la UNAM y es doctor en óptica por la Universidad de Rochester, en EUA. Fue fundador del Centro de Investigaciones en Óptica, en Léon, Guanajuato, y es investigador emérito nacional. Tiene como línea de investigación principal la instrumentación óptica.

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